Influence of parent material on mineralogy and iron forms in semiarid soils
DOI:
https://doi.org/10.1590/1983-21252026v3914241rcKeywords:
Mineralogical properties. Clay minerals. X-ray diffraction. Iron oxides.Abstract
Soil mineralogy is a major determinant of soil physical, chemical, and biological properties. In semiarid environments, pronounced mineralogical heterogeneity requires specific management practices. This study characterized the mineralogy of the clay fraction of soils from rural communities in Mossoró, Rio Grande do Norte, Brazil, and evaluated the influence of parent material on mineralogical composition and pedogenetic development. Eight soil profiles were selected from 15 previously described profiles, and mineralogical analyses were performed on their diagnostic horizons. Iron forms were quantified by sulfuric acid digestion to determine iron associated with secondary minerals (Fes), dithionite–citrate–bicarbonate extraction to quantify free crystalline iron (Fed), and acid ammonium oxalate extraction to estimate low-crystallinity iron (Feo). The qualitative mineralogy of the clay fraction was determined by X-ray diffraction (XRD) using oriented slides subjected to the different chemical and thermal treatments. The soils were classified predominantly as mesoferric and hypoferric. XRD indicated the predominance of kaolinite, 2:1 phyllosilicates, probably illite and/or smectite, and iron oxides, with limited variation among parent materials. Under semiarid conditions, weathering and pedogenetic evolution, expressed by the mineral assemblage of the clay fraction and by iron forms, directly depended on parent material. These characteristics influence nutrient dynamics, natural soil fertility, and agricultural management in semiarid regions.
References
ANJOS, L. H. C. et al. Caracterização e classificação de plintossolos no município de Pinheiro-MA. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 31: 1035-1044, 2007.
ARAÚJO FILHO, J. C. et al. Solos da Caatinga. In: CURI, N. et al. (Eds.). Pedologia: solos dos biomas brasileiros. Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2017, cap. 5, p. 227-260.
BIGHAM, J. M.; FITZPATRICK, R. W.; SCHULZE, D. G. Iron oxides. In: DIXON, J. B.; SCHULZE, D. G. (Eds.). Soil mineralogy with environmental applications. Madison, WI: Soil Science Society of America, 2002. cap. 8, p. 323-366.
CAI, Y. et al. Coordinated and Competitive Formation of Soil Magnetic Particles Driven by Contrary Climate Development. Geophysical Research Letters, 48: e2021GL094506, 2021.
CAMÊLO, D. L. et al. Pedogenic Iron Oxides in Iron-Rich Oxisols Developed from Mafic Rocks. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 41: e0160379, 2017.
CHEN, P.Y. Table of key lines in X-ray powder diffraction patterns of minerals in clays and associated rocks: Bloomington; Indiana Geological Survey Report, 1977, 67 p. (Occasional Paper, 21).
CORREA, M. M. et al. Caracterização de óxidos de ferro de solos do ambiente tabuleiros costeiros. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32: 1.017-1.031, 2008.
DANTAS, E. P.; MEDEIROS, V. C.; CAVALCANTE, R. Mapa geológico do Estado do Rio Grande do Norte e mapa de recursos minerais do estado do Rio Grande do Norte. Recife, PE: CPRM, 2021. Escala 1:500.000. Available at: https://rigeo.sgb.gov.br/handle/doc/22401. Access on: Aug. 7, 2024.
DUBREUIL, V. et al. Os tipos de climas anuais no Brasil: uma aplicação da classificação de Köppen de 1961 a 2015. Revista Franco-Brasileira de Geografia, 37: 1-20, 2018.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. V Reunião de Classificação, Correlação e Aplicação de Levantamentos de Solos: região Nordeste. Rio de Janeiro, RJ: Embrapa Solos, 1998. 129 p. (Boletim de Pesquisa, 12)
ERNESTO SOBRINHO, F. Caracterização, gênese e interpretação para uso de solos derivados de calcário da região da Chapada do Apodi, Rio Grande do Norte. 1979. 133 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia: Área de concentração em solos e nutrição de plantas) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 1979.
FERREIRA, E. P. et al. Genesis and classification of soils containing carbonate on the Apodi Plateau, Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 40: e0150036, 2016.
INDA, A. V.; FINK, J. R.; SANTOS, T. F. Pedogenic iron oxides in soils of the Acre State, Brazil. Ciência Rural, 48: e20180209, 2018.
IUSS WORKING GROUP WRB. World Reference Base for Soil Resources: international soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4. ed. Viena, Austria: International Union of Soil Sciences (IUSS), 2022, 234 p. (World Soil Resources Reports, 106).
JACOMINE, P. K. T. et al. Levantamento exploratório - Reconhecimento de solos do Estado do Rio Grande do Norte. Recife, PE: DPP/DA, Convênio MA/DNPEA/SUDENE/DRN, MA/CONTAP/USAID/BRASIL, 1971. 531 p. (Boletim Técnico, 21).
KÄMPF, N.; CURI, N. Argilominerais em solos brasileiros. In: CURI, N. et al. (Eds.). Tópicos em ciência do solo. Viçosa, MG, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2003. v. 3, p. 1-54.
KOME, G. K. et al. Influence of Clay Minerals on Some Soil Fertility Attributes: a Review. Open Journal of Soil Science, 9: 155-188, 2019.
LOPES, T. C. D. S. et al. Clay fraction mineralogy and structural soil attributes of two soil classes under the semi-arid climate of Brazil. Land, 11: 2192, 2022.
MEHRA, O. P.; JACKSON, M. L. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionite – citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and Clay Minerals, 7: 317-327, 1960.
MELO, V. F. et al. Goethite and hematite in bichromic soil profiles of southern Brazil: xanthization or yellowing process. Catena, 188: 104445, 2020.
OLIVEIRA, D. P. et al. Weathering and clay formation in semi-arid calcareous soils from Northeastern Brazil. Catena, 162: 325-332, 2018.
OLIVEIRA, D. P. et al. Lithotype composition and micro-topographic features: Drivers of soil variability on semiarid limestone plateaus. Geoderma Regional, 37: e00814, 2024.
OMDI, F. E.; DAOUDI, L. FAGEL, N. Origin and distribution of clay minerals of soils in semi-arid zones: example of Ksob watershed (Western High Atlas, Morocco). Applied Clay Science, 163: 81-91, 2018.
RÊGO, L. G. S. et al. Pedogenesis and soil classification of an Experimental Farm in Mossoró, State of Rio Grande do Norte, Brazil. Revista Caatinga, 24: 1.036-1.042, 2016.
RÊGO, L. G. S. Formação de Pedons em litossequência cretáceo-quaternária na bacia Potiguar. 2022. 137 f. Tese (Doutorado em Manejo de Solo e Água) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2022. Available at: https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/8797. Access on: Aug. 7, 2024.
SANTOS, H. G. et al.. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 6. ed. Brasília, DF: Embrapa, 2025, 490 p.
SANTOS, R. D. et al. Manual de descrição e coleta de solo no campo. 7. ed. Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2015, 102 p.
SHAHROKH, V.; KHADEMI, H.; ZERAATPISHEH. Mapping clay mineral types using easily accessible data and machine learning techniques in a scarce data region: A case study in a semi-arid area in Iran. Catena, 223: 106932, 2023.
TEIXEIRA, P. C. et al. Manual de Métodos de Análise de Solo. 3. ed. Brasília, DF: Embrapa, 2017, 574 p.
VETTORI, L. Métodos de análise de solo. Rio de Janeiro, RJ: Equipe de Pedologia e Fertilidade do Solo, 1969. 24 p. (Boletim Técnico, 7).
Downloads
Published
Issue
Section
License
Os Autores que publicam na Revista Caatinga concordam com os seguintes termos:
a) Os Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons do tipo atribuição CC-BY, para todo o conteúdo do periódico, exceto onde estiver identificado, que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista, sem fins comerciais.
b) Os Autores têm autorização para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
c) Os Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).




